KR101554262B1 - Simultaneous air conditioner system for vehicle - Google Patents

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KR101554262B1 KR1020090061894A KR20090061894A KR101554262B1 KR 101554262 B1 KR101554262 B1 KR 101554262B1 KR 1020090061894 A KR1020090061894 A KR 1020090061894A KR 20090061894 A KR20090061894 A KR 20090061894A KR 101554262 B1 KR101554262 B1 KR 101554262B1
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Abstract

개시된 본 발명에 따른 차량용 냉난방 동시 공조시스템은 차 실내 측에 설치되며, 실내용 열교환기가 배치된 공지 조절 덕트; 차 실외 측에 설치되며, 압축기, 콘덴서, 팽창밸브 및 중간 열교환기를 구비하는 냉각 사이클; 및 상기 실내용 열교환기와 상기 중간 열교환기를 연결하는 냉각수 사이클을 포함하며, 상기 냉각수 사이클에는 냉각수 전환밸브가 설치되어, 냉방 시 상기 냉각수 전환밸브가 폐쇄되어 상기 중간 열교환기에서 냉매 및 냉각수의 열교환이 이루어지고, 난방 시 상기 냉매 사이클은 정지되고, 상기 냉각수 전환밸브가 개방되어 상기 냉각수가 엔진 측으로 순환하여 열교환이 이루어진다. 이에 의하면, 별도의 냉방용 및 난방용 열교환기 대신 하나의 열교환기에 의하여 공조장치 내의 냉난방을 동시에 구현할 수 있다.The present invention provides a cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle, comprising: a known air conditioning duct installed on a vehicle interior side and having an indoor heat exchanger; A cooling cycle installed on a vehicle exterior side, the cooling cycle including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an intermediate heat exchanger; And a cooling water cycle for connecting the indoor heat exchanger and the intermediate heat exchanger, wherein a cooling water switching valve is provided in the cooling water cycle, and the cooling water switching valve is closed during cooling to perform heat exchange between the refrigerant and the cooling water in the intermediate heat exchanger The refrigerant cycle is stopped at the time of heating, the cooling water switching valve is opened, and the cooling water circulates to the engine side to perform heat exchange. In this case, the cooling and heating in the air conditioner can be simultaneously realized by one heat exchanger instead of the separate cooling and heating heat exchanger.

Description

차량용 냉난방 동시 공조시스템{SIMULTANEOUS AIR CONDITIONER SYSTEM FOR VEHICLE}{SIMULTANEOUS AIR CONDITIONER SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 냉난방 동시 공조시스템에 관한 것으로서, 특히 공조장치에서 냉각수를 이용하여 냉난방을 동시에 할 수 있는 차량용 냉난방 동시 공조시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle, and more particularly, to a cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle that can simultaneously perform cooling and heating using cooling water in an air conditioning system.

일반적으로, 차량용 공조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 송풍기 유닛(미도시)에 의해 차량 실내로 유입된 외기를 냉매가 흐르는 증발기 유닛(11) 또는 차량 엔진의 냉각수가 흐르는 히터 코어 유닛(heater core unit;12)으로 선택적으로 통과시켜 열교환을 시킨 후 냉기 또는 온기의 상태로 차량 실내로 분배함으로써 냉방 또는 난방을 한다.In general, the air conditioning system for a vehicle includes an evaporator unit 11 through which a refrigerant flows, a heater core unit through which a cooling water of a vehicle engine flows (heater core (not shown) unit 12 to perform heat exchange and then distribute to the interior of the vehicle in the state of cold or warm, thereby cooling or heating.

상기와 같은 구조의 차량용 공조장치(10)는 냉난방을 위하여 반드시 냉방용 및 난방용 열교환기(11,12)가 각각 필요하여 장치의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.In the vehicle air conditioner 10 having the above-described structure, the cooling and heating heat exchangers 11 and 12 are necessarily required for cooling and heating, which complicates the configuration of the apparatus.

도 2는 종래 저온 냉각수를 이용하는 차량용 냉각 장치를 나타낸 구성도이다.2 is a configuration diagram showing a cooling apparatus for a vehicle using a conventional low-temperature cooling water.

도 2를 참조하면, 차량용 냉각 장치(20)는 엔진룸 측에 압축기(31), 방열기(32), 수익기(33), 팽창밸브(34), 냉매/브라인 열교환기(60)가 순차적으로 연결된 냉각 사이클(30)을 배치하고, 차실 측에 차실 내를 온도 조절하는 공기 조절 유닛(40)이 배치된다.2, the vehicle cooling apparatus 20 includes a compressor 31, a radiator 32, a profit maker 33, an expansion valve 34, and a refrigerant / brine heat exchanger 60 in sequence on the engine room side A connected cooling cycle 30 is arranged, and an air conditioning unit 40 for temperature-adjusting the interior of the passenger compartment is arranged on the vehicle side.

공기 조절 유닛(40)은 공기 조절 덕트(41)의 최상류 측에 송풍기(42)를 배치하고, 송풍기(42)에 의하여 하류 측에 압송되는 공기를 차실 열교환기(43)에 보내 냉각하여 차실로 공급한다.The air conditioning unit 40 is provided with a blower 42 disposed on the most upstream side of the air conditioning duct 41 and air to be pumped downstream by the blower 42 is sent to the vehicle room heat exchanger 43 for cooling, Supply.

상기 차실 열교환기(43)는 냉매/브라인 열교환기(60) 및 브라인 펌프(51)와 순차적으로 연결되어 브라인 사이클(50)을 구성한다.The main heat exchanger 43 is sequentially connected to the refrigerant / brine heat exchanger 60 and the brine pump 51 to form a brine cycle 50.

상기 냉매/브라인 열교환기(60)는 가연성 냉매가 이동되는 제1 유로(35)와 브라인이 이동되는 제2 유로(52)를 갖으며, 제1 유로(35)를 흐르는 가연성 냉매의 흡열 능력이 제2 유로(52)를 흐르는 브라인에 전달된다.The refrigerant / brine heat exchanger 60 has a first flow path 35 through which the combustible refrigerant is moved and a second flow path 52 through which the brine flows, and the heat absorbing ability of the combustible refrigerant flowing through the first flow path 35 And is transferred to the brine flowing through the second flow path 52.

상기 냉각 사이클(31)은 압축기(31)에 의해 압축된 가연성 냉매가 방열기(32)에 유입되어 방열 및 냉각되고, 팽창 밸브(34)로 유입되어 감압된 후 냉매/브라인 열교환기(60)의 제1 유로(35)에서 열을 흡입한 뒤 압축기(31)로 보내진다.In the cooling cycle 31, the combustible refrigerant compressed by the compressor 31 flows into the radiator 32, is radiated and cooled, flows into the expansion valve 34 and is depressurized, and then the refrigerant / The refrigerant is sucked from the first flow path 35 and sent to the compressor 31.

상기와 같은 구조의 차량용 냉각 장치(20)는 저온의 냉각수를 이용하여 냉방을 하는 장점이 있으나, 난방을 위하여는 별도의 난방용 열교환기가 필요한 문제점이 있다.The vehicle cooling apparatus 20 having the above-described structure has an advantage of cooling by using cooling water at a low temperature, but a separate heating heat exchanger is required for heating.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉난방을 위해 냉방용 및 난방용 열교환기가 별도로 필요하지 않은 개선된 차량용 냉난방 동시 공조시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an improved cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle, in which a heat exchanger for cooling and heating is not separately required for cooling and heating.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 동시 공조시스템은 차 실내 측에 설치되며, 실내용 열교환기가 배치된 공지 조절 덕트; 차 실외 측에 설치되며, 압축기, 콘덴서, 팽창밸브 및 중간 열교환기를 구비하는 냉각 사이클; 및 상기 실내용 열교환기와 상기 중간 열교환기를 연결하는 냉각수 사이클을 포함하며, 상기 냉각수 사이클에는 냉각수 전환밸브가 설치되어, 냉방 시 상기 냉각수 전환밸브가 폐쇄되어 상기 중간 열교환기에서 냉매 및 냉각수의 열교환이 이루어지고, 난방 시 상기 냉매 사이클은 정지되고, 상기 냉각수 전환밸브가 개방되어 상기 냉각수가 엔진 측으로 순환하여 열교환이 이루어진다.The present invention provides a cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle, comprising: a known air conditioning duct installed on a vehicle interior side and having an indoor heat exchanger; A cooling cycle installed on a vehicle exterior side, the cooling cycle including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an intermediate heat exchanger; And a cooling water cycle for connecting the indoor heat exchanger and the intermediate heat exchanger, wherein a cooling water switching valve is provided in the cooling water cycle, and the cooling water switching valve is closed during cooling to perform heat exchange between the refrigerant and the cooling water in the intermediate heat exchanger The refrigerant cycle is stopped at the time of heating, the cooling water switching valve is opened, and the cooling water circulates to the engine side to perform heat exchange.

상기 냉각수 전환밸브는 콘트롤러에 미리 설정된 값에 의하여 개폐가 조절되거나, 사용자의 조절에 의할 수 있다.The cooling water switching valve may be opened or closed by a preset value to the controller or may be controlled by a user.

본 발명에 따른 차량용 냉난방 동시 공조시스템에 의하면, 냉매 사이클과 냉 각수 사이클 사이에 중간 열교환기를 배치하고, 냉각수 사이클에 냉각수의 흐름 방향을 조절할 수 있는 냉각수 전환밸브를 설치함으로써, 하나의 열교환기에 의하여 공조장치 내의 냉난방을 동시에 구현할 수 있다.According to the present invention, an intermediate heat exchanger is disposed between a refrigerant cycle and a cooling water cycle, and a cooling water switching valve capable of adjusting the flow direction of cooling water is provided in a cooling water cycle, The cooling and heating in the apparatus can be simultaneously realized.

냉난방 시 펌프의 회전구를 조절하여 냉각수의 유량을 조절함으로써 종래 온도 조절 도어 및 이의 구동기구에 의하지 않고 온도 조절이 가능하다.The temperature of the cooling water can be controlled by adjusting the rotation angle of the pump when cooling and heating, so that the temperature can be controlled without depending on the conventional temperature control door and its driving mechanism.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 차량용 냉난방 동시 공조시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방 동시 공조시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 도 3의 차량용 냉난방 동시 공조시스템에서 냉방 시의 냉각수 이동 모습을 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 5는 도 3의 차량용 냉난방 동시 공조시스템에서 난방 시의 냉각수 이동 모습을 개략적으로 나타낸 구성도이다.FIG. 3 is a schematic view illustrating a cooling / heating simultaneous air conditioning system for a vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view illustrating a cooling water moving state during cooling in the air conditioning / FIG. 5 is a schematic view showing a state in which cooling water is moved during heating in the air-conditioning and air-conditioning system for vehicles of FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명의 차량용 냉난방 동시 공조시스템(100)은 차 실내 측에 배치된 공기 조절 덕트(130)와, 차 실외 측에 배치된 냉매 사이클(110) 및 냉각수 사이클(120)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the air conditioning and heating system 100 for a vehicle according to the present invention includes an air conditioning duct 130 disposed on a car interior side, a refrigerant cycle 110 and a cooling water cycle 120 disposed on a car exterior side .

상기 공기 조절 덕트(130)에는 일측에 송풍기(131)가 배치되고, 타측에 송풍기(131)에 의하여 압송된 공기의 열교환이 이루어지는 실내용 열교환기(132)가 배치된다.The air conditioning duct 130 is provided with a blower 131 at one side thereof and an indoor heat exchanger 132 at the other side for exchanging the air pressure-fed by the blower 131.

상기 냉매 사이클(110)은 압축기(111), 콘덴서(112), 팽창밸브(113) 및 중간 열교환기(140)를 포함한다.The refrigerant cycle 110 includes a compressor 111, a condenser 112, an expansion valve 113, and an intermediate heat exchanger 140.

상기 냉매 사이클(110)을 흐르는 냉매는 가연성 냉매로 상기 압축기(111)에서 가압되고, 상기 콘덴서(112)에서 방열 및 냉각되며, 상기 팽창 밸브(113)에서 감압된 후 상기 중간 열교환기(140)의 제1 유로(114)로 보내어져 열교환이 이루어진다.The refrigerant flowing in the refrigerant cycle 110 is pressurized by the compressor 111 with the combustible refrigerant and is discharged and cooled by the condenser 112. After the refrigerant is decompressed by the expansion valve 113 and then discharged to the intermediate heat exchanger 140, And the heat exchange is performed.

상기 냉각수 사이클(120)은 상기 실내용 열교환기(132)와 상기 중간 열교환기(140)를 연결하는 사이클로, 중간 열교환기(140)의 제2 유로(123), 펌프(121) 및 냉각수 전환밸브(122)가 설치된다.The cooling water cycle 120 connects the indoor heat exchanger 132 and the intermediate heat exchanger 140. The cooling water cycle 120 is connected to the second flow path 123 of the intermediate heat exchanger 140, (Not shown).

여기서, 상기 중간 열교환기(140)의 제1 유로(114) 및 제2 유로(123)는 차단벽(141)에 의하여 서로 격리된다.Here, the first flow path (114) and the second flow path (123) of the intermediate heat exchanger (140) are isolated from each other by the blocking wall (141).

상기 펌프(121)는 냉각수의 원활한 흐름 및 냉각수의 유량 조절을 제어할 수 있다.The pump 121 can control the smooth flow of the cooling water and the flow rate control of the cooling water.

상기 펌프(121)의 냉각수 유량 조절은 펌프(121) 내의 회전구(미도시) 조절에 의할 수 있으며, 이에 의하여 냉각수의 유량을 조절함으로써 공조장치 내의 온도 조절이 가능하다.The control of the flow rate of the cooling water of the pump 121 can be controlled by a rotation hole (not shown) in the pump 121, thereby controlling the temperature in the air conditioner by controlling the flow rate of the cooling water.

상기 냉각수 전환밸브(122)는 공조시스템(100)의 전체 구동을 제어하는 콘트롤러(160)에 미리 설정된 값에 의하거나 사용자가 임의의 조절에 의한 개폐에 의하여 상기 냉각수의 순환 방향을 조절하기 위한 것으로서, 상기 냉각수는 폐쇄에 의하여 상기 냉각수 사이클(120) 내에서 순환하고, 개방에 의하여 상기 냉각수는 엔 진(150) 측을 거쳐 상기 냉각수 사이클(120) 내로 유입된다.The cooling water switching valve 122 is for controlling the circulation direction of the cooling water by a preset value in the controller 160 for controlling the overall operation of the air conditioning system 100 or by opening / The cooling water is circulated in the cooling water cycle 120 by closing and the cooling water flows into the cooling water cycle 120 via the engine 150 side by opening.

상기와 같은 구조의 차량용 냉난방 동시 공조시스템(100)에서 냉난방 시의 냉각수 흐름은 다음과 같다.The cooling water flow during cooling and heating in the cooling / heating simultaneous air conditioning system 100 for a vehicle having the above structure is as follows.

도 4를 참조하면, 공조시스템(100)의 냉방 시, 상기 냉각수 전환밸브(122)가 폐쇄되어 상기 냉각수 사이클(120)의 냉각수가 제2 유로(123) 상에서 제1 유로(114) 상을 흐르는 냉매와 열교환이 이루어져 냉각된 상태로 상기 실내용 열교환기(132)를 경유하여 시원한 공기가 차 실내로 공급된다.4, when the air conditioning system 100 is cooled, the cooling water switching valve 122 is closed so that the cooling water in the cooling water cycle 120 flows on the first flow path 114 on the second flow path 123 Cool air is supplied to the passenger compartment via the indoor heat exchanger (132) in a state of being cooled by heat exchange with the refrigerant.

즉, 중간 열교환기(140) 내에서 제1 유로(114)를 흐르는 냉각된 냉매가 제2 유로(123)를 흐르는 냉각수의 열을 흡수하여 냉각수를 냉각함으로써 차 실내의 냉방이 이루어진다.That is, the refrigerant flowing through the first flow path 114 in the intermediate heat exchanger 140 absorbs the heat of the cooling water flowing through the second flow path 123 to cool the cooling water, thereby cooling the interior of the vehicle.

도 5를 참조하면, 공조시스템(100)의 난방 시, 상기 냉각수 전환밸브(122)가 개방되어 상기 냉각수 사이클(120)의 냉각수는 써모스탯(thermostat;170)을 경유하여 엔진(150) 측으로 순환되어 고온의 엔진(150) 열과 열교환이 이루어진 후 제2 유로(123) 및 실내용 열교환기(132)를 경유하여 고온의 공기가 차 실내로 공급된다.5, when the air conditioning system 100 is heated, the cooling water switching valve 122 is opened and the cooling water in the cooling water cycle 120 is circulated to the engine 150 side via the thermostat 170 After the heat exchange with the high-temperature engine 150, the high-temperature air is supplied to the passenger compartment via the second flow path 123 and the indoor heat exchanger 132.

이때, 상기 냉매 사이클(110)은 그 가동이 중지되고, 상기 중간 열교환기(140)의 제2 유로(123)는 단순히 냉각수의 이동 경로만을 제공하게 된다.At this time, the operation of the refrigerant cycle 110 is stopped, and the second flow path 123 of the intermediate heat exchanger 140 merely provides a path of the cooling water.

상기와 같은 구조의 차량용 냉난방 동시 공조시스템(100)에 의하면, 냉매 사이클(110)과 냉각수 사이클(120) 사이에 중간 열교환기(140)를 배치하고, 냉각수 사이클(120)에 냉각수의 흐름 방향을 조절할 수 있는 냉각수 전환밸브(122)를 설치 함으로써, 하나의 열교환기에 의하여 공조장치 내의 냉난방을 동시에 구현할 수 있다.The intermediate heat exchanger 140 is disposed between the refrigerant cycle 110 and the cooling water cycle 120 and the flow direction of the cooling water is set in the cooling water cycle 120 By providing the adjustable cooling water switching valve 122, cooling and heating in the air conditioner can be realized simultaneously by one heat exchanger.

또한, 냉난방 시 펌프(121)의 회전구를 조절하여 냉각수의 유량을 조절함으로써 종래 온도 조절 도어 및 이의 구동기구에 의하지 않고 온도 조절이 가능하다.In addition, the temperature of the cooling water can be adjusted by adjusting the rotation angle of the pump 121 during cooling and heating to regulate the flow rate of the cooling water, regardless of the conventional temperature control door and its driving mechanism.

도 1은 종래 차량용 공조장치를 개략적으로 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a conventional automotive air conditioner. FIG.

도 2는 종래 저온 냉각수를 이용하는 차량용 냉각 장치를 나타낸 구성도.2 is a configuration view showing a cooling apparatus for a vehicle using a conventional low-temperature cooling water.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 냉난방 동시 공조시스템을 개략적으로 나타낸 구성도.FIG. 3 is a schematic view of a system for cooling and heating a vehicle air conditioning system according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 4는 도 3의 차량용 냉난방 동시 공조시스템에서 냉방 시의 냉각수 이동 모습을 개략적으로 나타낸 구성도.Fig. 4 is a schematic view showing a state in which cooling water is moved during cooling in the air-conditioning simultaneous air-conditioning system for a vehicle of Fig.

도 5는 도 3의 차량용 냉난방 동시 공조시스템에서 난방 시의 냉각수 이동 모습을 개략적으로 나타낸 구성도.5 is a view schematically showing a state in which cooling water is moved at the time of heating in the air-conditioning simultaneous air-conditioning system for vehicles of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

100... 차량용 냉난방 동시 공조시스템 110... 냉매 사이클100 ... Vehicle cooling / heating simultaneous air conditioning system 110 ... Refrigerant cycle

114... 제1 유로 120... 냉각수 사이클114 ... first flow path 120 ... cooling water cycle

121... 펌프 122... 냉각수 전환밸브121 ... pump 122 ... cooling water switching valve

123... 제2 유로 130... 공기 조절 덕트123 ... second duct 130 ... air-conditioning duct

140... 중간 열교환기 150... 엔진140 ... intermediate heat exchanger 150 ... engine

160... 콘트롤러 170... 써모스탯160 ... controller 170 ... thermostat

Claims (2)

차 실내 측에 설치되며, 실내용 열교환기(132)가 배치된 공기 조절 덕트(130); 차 실외 측에 설치되며, 압축기(111), 콘덴서(112), 팽창밸브(113) 및 중간 열교환기(140)를 구비하는 냉각 사이클(110); 및 상기 실내용 열교환기(132)와 상기 중간 열교환기(140)를 연결하되, 펌프(121)가 설치되는 냉각수 사이클(120)을 포함하는 차량용 냉난방 동시 공조 시스템(100)에 있어서,An air conditioning duct 130 installed on the car interior side, in which the indoor heat exchanger 132 is disposed; A cooling cycle 110 installed on the outside of the vehicle and having a compressor 111, a condenser 112, an expansion valve 113 and an intermediate heat exchanger 140; And a cooling water cycle (120) connecting the indoor heat exchanger (132) and the intermediate heat exchanger (140), wherein a pump (121) is installed, 상기 냉각수 사이클(120)의 실내용 열교환기(132)의 출구 측에는 냉각수 전환밸브(122)가 설치되어, A cooling water switching valve 122 is provided at the outlet side of the indoor heat exchanger 132 of the cooling water cycle 120, 냉방 시 상기 냉각수 전환밸브(122)가 폐쇄되어 상기 중간 열교환기(140)의 제1유로(114)와 제2유로(123)에서 냉매 및 냉각수의 각각 열교환이 이루어지고,The cooling water switching valve 122 is closed to perform heat exchange between the refrigerant and the cooling water in the first flow path 114 and the second flow path 123 of the intermediate heat exchanger 140, 난방 시 상기 냉매 사이클(110)의 가동은 정지되고, 상기 냉각수 전환밸브(122)가 개방되어 상기 냉각수가 엔진(150) 측으로 순환하여 열교환이 이루어진 후 상기 제2유로(123)의 입구 측으로 합류하여 상기 중간 열교환기(140)로 유입되며,The operation of the refrigerant cycle 110 is stopped at the time of heating and the cooling water switching valve 122 is opened so that the cooling water circulates to the engine 150 side to perform heat exchange and then joins to the inlet side of the second flow path 123 Is introduced into the intermediate heat exchanger (140) 냉난방시 상기 펌프(121)의 회전구를 조절하여 냉각수의 유량을 조절함으로써 냉난방 온도를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 동시 공조 시스템(100).Wherein the controller controls the rotation angle of the pump (121) during cooling and heating to adjust the cooling / heating temperature by controlling the flow rate of the cooling water. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 냉각수 전환밸브(122)는 콘트롤러(160)에 미리 설정된 값에 의하여 개폐가 조절되거나, 사용자의 조절에 의하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉난방 동시 공조 시스템(100).Wherein the cooling water switching valve (122) is controlled to be opened or closed according to a preset value in the controller (160) or is controlled by a user.
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